除COVID-19相关研究成果外 2020年还有哪些令人关注的科学突破？

纪录打破者和“游戏规则改变者”

今年最大的科学突破之一就在上个月出现，有消息称Alphabet的DeepMind AI在能够准确预测蛋白质的3D结构方面取得了巨大的进步。“折叠问题 ”是困扰生物学家半个世纪的我们对生物学认识的重大挑战，DeepMind AI取得的快速进展对医学和其他许多生物研究领域有着广泛的影响。

在物理实验室里，罗切斯特大学的Ranga Dias领导的研究团队声称发明了世界上第一种室温超导体。该团队利用氢、碳和硫在高压下制成的有机衍生碳质硫氢化物的化合物，创造了一种在58 °F（14.5 °C）下具有超导性的材料。

超导体是一种材料，在合适的条件下，会失去所有的电阻，并释放出磁场。这就赋予了它们几乎是神奇的特性，例如能够在没有电源的情况下无限期地保持电流。它们已经被用来制造强大的磁铁，用于CT扫描仪、核聚变反应堆和磁悬浮列车。然而，超导体需要在低温下保存，这大大限制了该技术的应用。所以，如果罗切斯特团队的方法成功，对未来的各种设备都会有很大的影响。

与此同时，德国古腾堡大学和埃尔朗根-纽伦堡大学的研究人员用世界上最小的发动机创造了新的记录。这个发动机有多小？它小到只由一个带电的钙原子驱动。这个小发动机不会运行任何汽车，但它可能会在单离子冰箱和泵中得到应用。

普渡大学也不甘示弱，研发出了旋转速度最快的人造物体。它也非常微小，是由两个二氧化硅纳米颗粒连接而成，形成一个微型的哑铃形转子。当激光束推动它的轴线时，这个最小的转子可以达到600亿转/分钟。这使得它比圣安德鲁斯大学科学家之前创造的记录快100倍。

同时，在动物界，我们看到了有史以来在一个深海地点同时出现的最多的鱼类，以及在海洋环境中发现的首个驯化另一种动物的动物。

正能量

2020年，对于一个正在寻求保护环境的方法，同时又要保持灯火通明的世界来说，也出现了一些令人振奋的能源新闻。其中一个故事涉及一家荷兰啤酒厂，该厂燃烧廉价的铁粉来生产能源，铁锈是废物，但不会产生二氧化碳。更好的是，这些铁锈可以利用可再生能源重新转化为铁。在金属动力联盟和埃因霍芬理工大学的帮助下，新系统将提供足够的热量，每年可酿造1500万杯啤酒。

另一项有趣的发展是将一种更安全、更经济的反应堆与生产清洁燃烧的氢气相结合。模块化核反应堆已经开发了好几年，并且已经显示出了前景，因为它们可以在工厂进行大规模生产，然后运到现场。此外，它们比许多传统的反应堆设计更安全，并且只需增加更多的模块就可以很容易地根据当地的需求进行调整。

NuScale Power公司发布的一项研究显示，仅其一个模块就可以经济地每天生产近50吨氢燃料。这是一个潜在的进步，因为世界上生产的大部分氢气都来自于分解天然气，替代方法在扩大到工业水平时往往存在问题。

当然，如果核聚变动力能够实用化，人类将获得无限的能源供应，其影响几乎无法想象。今年7月，国际热核聚变实验堆（ITER）开始组装，这是世界上最大的核聚变反应堆，预计将于2025年建成。

但有一个非常大的问题。虽然它是最大的，但它与较小的老版本存在同样的问题，即运行它所需要的能量比它产生的能量更多。然而，这个35国项目将为科学家和工程师提供有价值的数据，以及实现组件的测试。这与韩国KSTAR装置最近创下的纪录等其他突破一起，将有望使实用的核聚变动力更接近现实。

英国政府迫不及待地期待着核聚变时代的到来，已经开始在英国寻找建造世界上第一座商用核聚变电站的地点。名为“能源生产球形托卡马克”(STEP)的项目计划于2040年投入使用，其目的不仅是为了发电，还将打造一个核聚变能源及相关产业的中心。

食品方面

食品在2020年成为科学新闻，因为美国FDA批准了第一种用于食品和医疗的转基因猪。这种名为GalSafe的转基因猪经过工程设计，可以防止其产生α-gal，这是一种糖分子，很多人因蜱虫叮咬而产生过敏。不过，目前还没有计划让这种肉在超市里销售。

2020年也是实验室培养的鸡肉在获得新加坡政府的许可后走上餐桌的一年。虽然价格有点偏贵，但食品科技初创公司Eat Just计划在城邦销售这种养殖鸡块。

如果你担心实验室培育的肉可能不够健康，可以看看塔夫茨大学的工作，一个研究小组找到了一种方法，通过基因工程使牛细胞产生β-胡萝卜素，这是一种植物性物质，人体可以将其转化为维生素A，除了加入“金色大米”的行列，它们也被设计成可以产生β-胡萝卜素，以对抗发展中国家的营养不良，还说明了基因工程虽然有争议，但有可能改善人类健康。

环境问题

即使是COVID-19造成的封锁也不能为2020年的环境提供好消息，因为冰层继续融化，塑料污染了地球上最高和最低的地方。不过也有一些积极的消息--失落已久的物种被重新发现，蓝鲸半个多世纪以来首次大量回归南乔治亚州附近海域。尽管南乔治亚岛正在受到2017年从南极冰架上挣脱出来的一座巨大冰山的威胁。

失落的艺术

2020年的科学不仅是发现新事物，也是重新发现旧事物。伦敦大学学院的Rahil Alipour领导的一个研究小组发现，古波斯人早在11世纪就在他们的钢铁中混入了铬，比据说发明铬的时间早了800年。通过研究一份中世纪的波斯手稿，并将其与伊朗南部查哈克出土的发现进行对比，研究小组发现，在高温下锻造钢铁时使用的一种名为 "rusakhtaj "的物质实际上是铬--在考古遗址中发现了这种物质的痕迹。

从波斯到印度的地区已经是著名的传奇大马士革钢的发源地，几个世纪以来，金属匠人一直在努力重新发现其特殊花纹的秘密，努力在现在重现它们。来自德国马克斯-普朗克钢铁研究所(MPIE)和弗劳恩霍夫激光技术研究所的工程师们的一种新方法是，通过开发一种3D打印大马士革钢的方法，将古代和现代技术结合起来。

学无止境

为了表明科学仍有前沿需要征服，今年，荷兰的口腔外科医生Matthijs Valstar和放射肿瘤学家Wouter Vogel在人类头部发现了一组以前不为人知的唾液腺，这让人体解剖学领域受到了冲击。这对腺体被发现在鼻咽部的后方深处，鼻咽部是咽部的上部，与软腭上方的鼻腔相连。它们是用PSMA PET/CT扫描仪发现的，该扫描仪最初是为了捕捉前列腺癌组织的图像而开发的，但现在发现它很适合寻找唾液腺。除了作为一个新的小问题的价值外，这一发现还可以帮助接受头颈癌放疗的患者进行治疗。

当然，这只是我们在2020年看到的许多重大科学成就中的一小部分。